(57)【要約】【課題】コイルの放熱性を向上させてコイルの温度上昇を軽減することができると共に、スロットに対するコイル挿入時におけるエナメル皮膜の傷つきを極力少なく抑えることができ、その結果、モータの小型化を実現しつつ、モータの出力性能をも大幅に向上させることが可能であるモータ用絶縁材及びその製造方法を提供する。【解決手段】モータステータ２のステータコア３と、このステータコア３に設けられたスロット４に挿入されるコイル５とを絶縁するモータ用絶縁材１０であって、ステータコア３のスロット４に嵌合して該スロット４の溝底面４ａ及び両溝壁面４ｂを覆う被覆プレート１１と、この被覆プレート１１のコイル挿入側の面に形成した硬質炭素薄膜１２を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータステータのステータコアと、このステータコアに設けられたスロットに挿入されるコイルとを絶縁するモータ用絶縁材であって、硬質炭素薄膜を備えていることを特徴とするモータ用絶縁材。
【請求項２】
硬質炭素薄膜をＤＬＣとした請求項１に記載のモータ用絶縁材。
【請求項３】
硬質炭素薄膜としてのＤＬＣをａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣとした請求項２に記載のモータ用絶縁材。
【請求項４】
上記ステータコアのスロットに嵌合して該スロットの溝底面及び両溝壁面を覆う被覆プレートを備え、この被覆プレートのコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜を形成した請求項１〜３のいずれか一つの項に記載のモータ用絶縁材。
【請求項５】
ステータコアと、このステータコアに設けられたスロットに挿入されるコイルとを請求項１〜４のいずれかに記載のモータ用絶縁材を介して絶縁してあることを特徴とするモータステータ。
【請求項６】
請求項５に記載のモータステータを備えていることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項４に記載のモータ用絶縁材を製造するに際して、平板状を成す被覆プレート素材に対して成形加工を施して、ステータコアのスロットの溝底面及び両溝壁面を覆い得る形状の被覆プレートを形成した後、被覆プレートの少なくともコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜を成膜することを特徴とするモータ用絶縁材の製造方法。
【請求項８】
請求項４に記載のモータ用絶縁材を製造するに際して、平板状を成す被覆プレート素材の少なくとも一方の面に硬質炭素薄膜を成膜した後、この被覆プレート素材に対して一方の面をコイル挿入側の面とするべく成形加工を施して、ステータコアのスロットの溝底面及び両溝壁面を覆い得る形状の被覆プレートを形成することを特徴とするモータ用絶縁材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータステータのステータコアと、このステータコアに設けられたスロットに挿入されるコイルとを絶縁するのに用いられるモータ用絶縁材及びその製造方法に関するものである。            
【背景技術】
【０００２】
モータのコイルエナメル皮膜は、通電により生じるジュール熱などを受けて熱劣化することから、コイルの放熱性を向上させてコイル温度の低減を図ることが、信頼性を確保するうえでの重要課題となっている。
【非特許文献１】「機械工学便覧」社団法人 日本機械学会 発行 昭和６３年５月１５日 Ａ８−４３〜Ａ８−５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のモータにおいて、モータステータのステータコアと、このステータコアに設けられたスロットに挿入されるコイルとの絶縁は、上記したコイルエナメル皮膜に加えて、絶縁ラミネートフィルムやワニスや絶縁紙といった有機系の絶縁材料（導電性のある無機金属系材料と比べて熱伝達性能に劣る有機系の絶縁材料）により成されていることから、これらの絶縁材料が断熱層として機能してしまい、コイルの温度上昇を引き起こしてしまうという問題があった。
【０００４】
また、モータの小型化や出力・トルク性能の向上を図るために、コイルの占積率を高めようとすると、コイルをステータコアのスロットに挿入する際の挿入力が大きくなってしまい、この際、摩擦係数の大きなエナメル皮膜やスロット絶縁材を用いたり、エナメル皮膜として強度の低いものを用いたりすると、コイル挿入時にコイルエナメル皮膜を傷つけてしまう可能性があるという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、コイルの放熱性を向上させてコイルの温度上昇を軽減することができると共に、スロットに対するコイル挿入時におけるエナメル皮膜の傷つきを極力少なく抑えることができ、その結果、モータの小型化を実現しつつ、モータの出力性能をも大幅に向上させることが可能であるモータ用絶縁材及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ用絶縁材は、モータステータのステータコアと、このステータコアに設けられたスロットに挿入されるコイルとを絶縁するモータ用絶縁材であって、硬質炭素薄膜を備えていることを特徴としており、このモータ用絶縁材の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、本発明のモータステータは、ステータコアと、このステータコアに設けられたスロットに挿入されるコイルとを上記のモータ用絶縁材を介して絶縁してあることを特徴とし、本発明のモータは、このモータステータを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記した構成としているので、コイルの放熱性及びコイルエナメル皮膜の耐傷つき性をいずれも向上させることができ、したがって、モータの小型化を実現したうえで、モータの出力向上をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のモータ用絶縁材において、一般的な絶縁材と比べて熱伝導性の高い硬質炭素薄膜を備えているので、当然のことながら熱抵抗の低減が可能である。ここで、熱抵抗とは、放熱特性の指標であり、小さい値であることが望ましく、この熱抵抗（Ｒ）は、コイルエンド温度（Ｔｃ）と冷却水温度（Ｔｗ）との差を電力量（Ｑ）で割った値で定義される。
【００１０】
本発明のモータ用絶縁材において使用する硬質炭素薄膜の熱伝導率は、放熱性の観点から高い方が望ましく、例えば、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらには、３０５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることがより望ましい。
【００１１】
また、本発明のモータ用絶縁材において、硬質炭素薄膜をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）とした構成を採用することができ、この場合には、モータ用絶縁材の表面の摩擦係数が小さくなることから、モータの組み立て工程において生じるモータ用絶縁材とコイルとの間の摩擦力を低減し得ることとなる。
【００１２】
ここで、ＤＬＣの摩擦係数が０．１よりも大きいと、モータの組み立て工程において生じるモータ用絶縁材とコイルとの間の摩擦力が大きくなってしまい、占積率が高い場合には、スロットに対するコイル挿入時において、エナメル皮膜に傷つきが発生する恐れがあるので、ＤＬＣの摩擦係数は、０．１以下とすることが望ましい。
【００１３】
モータ用絶縁材は、その厚みが大きければ大きいほど、高い絶縁破壊温度を得ることができる。そこで、 本発明のモータ用絶縁材では、硬質炭素薄膜としてのＤＬＣをａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣ（水素化アモルファスカーボン）とする構成を採用することで、他の硬質炭素薄膜と比べて厚膜化を図り、優れた絶縁性が得られるようにしている。
【００１４】
この際、ａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣの膜厚が２０μｍ未満であると、絶縁材としての信頼性を確保することが困難になり、一方、ａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣの膜厚が２００μｍを超えると、一般に用いられるモータ用絶縁材の厚みを上回ってしまい、コイルの占積率を下げざるを得ないことから、ａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣの膜厚は、２０μｍ以上２００μｍ以下とすることが望ましい。
【００１５】
そして、ここで用いるａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣの体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ未満である場合には、絶縁材としての信頼性を確保することが困難になるので、ａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣの体積抵抗率は、１０１０Ω・ｃｍ以上とすることが望ましい。
【００１６】
さらに、本発明のモータ用絶縁材において、ステータコアのスロットに嵌合して該スロットの溝底面及び両溝壁面を覆う被覆プレートを備え、この被覆プレートのコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜を形成した構成とすることもでき、この構成を採用することで、熱抵抗を低減し得るうえ、スロットに対するコイル挿入時におけるエナメル皮膜の傷つきを少なく抑え得ると共に、コイルを固定するためのウエッジをスロットに挿入する際の挿入力を軽減し得ることとなる。
【００１７】
加えて、この構成を採用すると、ステータコアの軸方向長さが長い場合や、スロットの溝底面及び溝壁面に凹凸がある場合において、これらのスロットの内面を硬質炭素薄膜でほぼ均一に覆い得ることとなり、その結果、安定した絶縁性を確保し得ることとなる。
【００１８】
上記被覆プレートの材質としては、放熱性の観点から熱伝導率の高い金属を用いることが望ましく、例えば、銀，銅，金，アルミニウムなどといった熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属を採用することが望ましい。
【００１９】
一方、上記被覆プレートを有するモータ用絶縁材を製造するに際しては、平板状を成す被覆プレート素材に対して成形加工を施して、ステータコアのスロットの溝底面及び両溝壁面を覆い得る形状の被覆プレートを形成した後、被覆プレートの少なくともコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜を成膜する構成を採用することができ、この場合は、硬質炭素薄膜の成膜後に被覆プレートを折り曲げる必要がないので、折り曲げ加工によるクラックが硬質炭素薄膜には生じないこととなる。
【００２０】
また、上記製造方法と同じく、被覆プレートを有するモータ用絶縁材を製造するに際しては、平板状を成す被覆プレート素材の少なくとも一方の面に硬質炭素薄膜を成膜した後、この被覆プレート素材に対して一方の面をコイル挿入側の面とするべく成形加工を施して、ステータコアのスロットの溝底面及び両溝壁面を覆い得る形状の被覆プレートを形成する構成も採用することができ、この場合は、被覆プレート素材の少なくとも一方の面の全面に対して、ほぼ均一な膜厚で硬質炭素薄膜を成膜し得ることとなり、したがって、安定した絶縁性を確保し得ることとなる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００２２】
［実施例１］
図１〜図３は本発明の一実施例を示している。
【００２３】
図３に部分的に示すように、モータ１のステータ２を構成するステータコア３は、プレス加工によって環状に抜き打ち成形した電磁鉄板を複数枚積層してなっており、内周側(図示上側)で開口し且つ軸方向に沿って貫通するスロット４が放射状に複数設けてある。
【００２４】
このステータコア３のスロット４には、図１に示すように、モータ用絶縁材１０を介してコイル５及びワニス６が挿入してある。この場合、モータ用絶縁材１０は、図２にも示すように、ステータコア３のスロット４に嵌合して該スロット４の溝底面４ａ及び両溝壁面４ｂ，４ｂを覆う被覆プレート１１と、この被覆プレート１１のコイル挿入側の面に形成した硬質炭素薄膜１２とからなっており、この実施例では、被覆プレート１１として銀や銅などの熱伝導率の高い金属を用い、一方、硬質炭素薄膜１２として熱伝導性に優れたａ−Ｃ：Ｈ  ＤＬＣ（水素化アモルファスカーボン）を用いている。
【００２５】
なお、図１における符号７は、スロット４の開口に嵌合してコイル５及びワニス６を固定するウエッジである。
【００２６】
上記した被覆プレート１１を有するモータ用絶縁材１０を製造するに際しては、平板状を成す被覆プレート素材に対して成形加工を施して、ステータコア３のスロット４の溝底面４ａ及び両溝壁面４ｂ，４ｂを覆い得る形状の被覆プレート１１を形成した後、この被覆プレート１１のコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜１２を成膜する。
【００２７】
上記したモータ１において、通電によりコイル５で生じた熱は、コイルエナメル，ワニス，モータ用絶縁材６の硬質炭素薄膜１２及び被覆プレート１１を通してステータコア３に伝導するが、ステータコア３とコイル５との絶縁を行うモータ用絶縁材１０を熱伝導率の高い被覆プレート１１及び硬質炭素薄膜１２から成るものとしているので、熱抵抗を低減して、コイル５の温度上昇を軽減し得ることとなる。
【００２８】
また、モータ用絶縁材６の被覆プレート１１のコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜１２を形成して、モータ用絶縁材６の表面の摩擦係数が小さくなるようにしていることから、モータ１の組み立て工程のスロット４に対するコイル５の挿入時のエナメル皮膜の傷つきを少なく抑え得ると共に、コイル５を固定するためのウエッジ７をスロット４に嵌合する際の嵌合力を軽減し得ることとなる。
【００２９】
加えて、モータ用絶縁材６の被覆プレート１１のコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜１２を形成する構成を採用することで、ステータコア３の軸方向長さが長い場合や、スロット４の溝底面４ａ及び両溝壁面４ｂ，４ｂに凹凸がある場合において、これらのスロット４の内面を硬質炭素薄膜１２でほぼ均一に覆い得ることとなり、その結果、安定した絶縁性を確保し得ることとなる。
【００３０】
したがって、モータ１の小型化を実現したうえで、モータ１の出力向上をも実現し得ることとなる。
【００３１】
さらに、上記した実施例では、モータ用絶縁材１０を製造するに際して、平板状を成す被覆プレート素材に対して成形加工を施して被覆プレート１１を形成した後、この被覆プレート１１のコイル挿入側の面に硬質炭素薄膜１２を成膜するようにしているので、硬質炭素薄膜１２の成膜後に被覆プレート１１を折り曲げる必要がなく、その結果、硬質炭素薄膜１２に折り曲げ加工によるクラックが生じるのを回避し得ることとなる。
【００３２】
なお、被覆プレート１１を有するモータ用絶縁材１０の製造方法は、上記した実施例に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、平板状を成す被覆プレート素材の少なくとも一方の面に硬質炭素薄膜１２を成膜した後、この被覆プレート素材に対して一方の面をコイル挿入側の面とするべく成形加工を施して、ステータコア３のスロット４の溝底面４ａ及び両溝壁面４ｂ，４ｂを覆い得る形状の被覆プレート１１を形成する構成も採用することができ、この場合には、被覆プレート素材の少なくとも一方の面の全面に対して、ほぼ均一な膜厚で硬質炭素薄膜１２を成膜し得ることとなり、したがって、安定した絶縁性を確保し得ることとなる。
【００３３】
［実施例２］
図４は本発明の他の実施例を示しており、この実施例では、図４に部分的に示すように、モータ２１におけるステータコア３のスロット４の溝底面４ａ及び両溝壁面４ｂ，４ｂ上に直に形成したＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）から成る硬質炭素薄膜２２をモータ用絶縁材としており、他の構成は先の実施例と同じである。
【００３４】
この実施例においても、コイル５の放熱性及びコイルエナメル皮膜の耐傷つき性をいずれも向上させることができることから、モータ２１の小型化を実現したうえで、モータ２１の出力向上をも実現し得ることとなる。加えて、モータ用絶縁材として被覆プレート１１を用いない分だけ、部品点数の削減が図られることとなる。
【００３５】
［実施例３］
図５は本発明のさらに他の実施例を示しており、この実施例では、図５に部分的に示すように、モータ３１におけるモータ用絶縁材３０の硬質炭素薄膜３２として熱伝導性により一層優れたａ−Ｃ  ＤＬＣを用いており、他の構成は実施例１と同じである。
【００３６】
この実施例では、モータ用絶縁材３０の硬質炭素薄膜３２として熱伝導性により一層優れたａ−Ｃ  ＤＬＣを用いているので、コイル５の放熱性をより一層向上させ得ることとなり、モータ２１の出力向上を実現し得ることとなる。
【００３７】
［実施例４］
本発明のさらに他の実施例では、モータ４１におけるモータ用絶縁材４０の硬質炭素薄膜４２としてダイヤモンドコートを用いており、他の構成は実施例１と同じである（図５参照）。
【００３８】
この実施例においても、コイル５の放熱性及びコイルエナメル皮膜の耐傷つき性をいずれも向上させることができることから、モータ４１の小型化を実現したうえで、モータ２１の出力向上をも実現し得ることとなる。
【００３９】
［比較例１］
比較例として、ステータコアのスロットの溝底面及び両溝壁面を被覆する絶縁ラミネートフィルムから成るモータ用絶縁材を形成した。
【００４０】
この比較例において、モータ用絶縁材としての絶縁ラミネートフィルムの熱伝導率が、硬質炭素薄膜の熱伝導率と比較して劣ることから、上記実施例１〜４と比べてコイルの放熱性能が劣ってしまう。
【００４１】
［比較例２］
他の比較例として、上記実施例１の被覆プレート１１のコイル挿入側の面に紛体絶縁塗装を施して成るモータ用絶縁材を形成した。
【００４２】
この比較例においても、モータ用絶縁材を構成する紛体絶縁塗膜の熱伝導率が、硬質炭素薄膜の熱伝導率と比較して劣ることから、上記実施例１〜４と比べてコイルの放熱性能が劣ってしまう。
【００４３】
［比較例３］
さらに他の比較例として、上記実施例１の被覆プレート１１のコイル挿入側の面にアルマイト塗装を施して成るモータ用絶縁材を形成した。
【００４４】
この比較例においても、モータ用絶縁材を構成するアルマイト塗膜の熱伝導率が、硬質炭素薄膜の熱伝導率と比較して劣ることから、上記実施例１〜４と比べてコイルの放熱性能が劣ってしまう。
【００４５】
［比較例４］
さらに他の比較例として、ステータコアのスロットの溝底面及び両溝壁面を被覆する導電フィルムから成る放熱材を形成した。
【００４６】
この比較例において、導電フィルムの熱伝導率が大きいので、放熱性能は良好であるものの、当然のことながら、ステータコアとコイルとの絶縁性は確保し難いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例によるモータの軸方向と直交する方向の部分断面説明図である。（実施例１）
【図２】図１に示したモータのモータ用絶縁材の部分斜視説明図である。（実施例１）
【図３】図１に示したモータのステータコアの部分断面説明図である。（実施例１）
【図４】本発明の他の実施例によるモータの軸方向と直交する方向の部分断面説明図である。（実施例２）
【図５】本発明のさらに他の実施例によるモータの軸方向と直交する方向の部分断面説明図である。（実施例３，４）
【符号の説明】
【００４８】
１，２１，３１，４１   モータ
２   ステータ
３   ステータコア
４   スロット
４ａ スロットの溝底面
４ｂ スロットの溝壁面
５   コイル
１０，３０，４０  モータ用絶縁材
１１，２２，３２，４２  被覆プレート
１２ ，３２，４２  硬質炭素薄膜
【図１】
2006141130.tif 000003
【図２】
2006141130.tif 000004
【図３】
2006141130.tif 000005
【図４】
2006141130.tif 000006
【図５】
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